plc與變頻器技術(shù)在行車(chē)中的應(yīng)用-畢業(yè)論文

1、<p>　　PLC與變頻器技術(shù)在行車(chē)中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　可編程序控制器(PLC)是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，在現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程控制中得到了廣泛應(yīng)用。行車(chē)作為起重設(shè)備，在大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)中使用廣泛，但傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)和串級(jí)調(diào)速方式存在故障率高、調(diào)速精度差、重載起吊容易出現(xiàn)溜鉤等問(wèn)題，可靠性得不到保證。本方案利用了西

2、門(mén)子公司的S7-300 型PLC結(jié)合ABB公司ACS800變頻器對(duì)15+5噸行車(chē)進(jìn)行了改造，獲得良好的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能。</p><p><b>　　論文主體</b></p><p><b>　　一引言：</b></p><p>　　西門(mén)子公司的S7-300 型PLC，從功能上看可以執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算

3、術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。體現(xiàn)出了良好的靈活性和通用性，具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高，編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，與外部設(shè)備連接簡(jiǎn)單，使用方便，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試周期短等特點(diǎn)。ABB公司的ACS800系列變頻器是基于直接轉(zhuǎn)矩控制的新一代交流調(diào)速設(shè)備，具有零速狀態(tài)下的100%額定轉(zhuǎn)矩輸出能力，同時(shí)利用其自帶的宏控制，可以在重載起重時(shí)避免溜鉤現(xiàn)象的出現(xiàn)。在吊鉤下降過(guò)程中利用能耗制動(dòng)回路的吸收可以避免

4、因反電勢(shì)過(guò)高對(duì)電機(jī)繞組的損壞。利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)行車(chē)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造，有著重要意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC 變頻器 行車(chē) 控制 改造</p><p><b>　　二、硬件構(gòu)成</b></p><p>　　備注；正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)選擇，0=正轉(zhuǎn)、1=反轉(zhuǎn)。加速/減速時(shí)間選擇，0選擇斜坡時(shí)間0，1選擇斜坡時(shí)間1。</p>

5、<p><b>　　1 升降主電路</b></p><p>　　升降主電路由三相交流電輸入、主鉤驅(qū)動(dòng)變頻器（ACS800-75KW）、副鉤驅(qū)動(dòng)變頻器（ACS800-45KW）、吊鉤電機(jī)、能耗制動(dòng)單元等組成。由于采用交---直---交變頻器。在負(fù)載自身重力下，制動(dòng)時(shí)回路的能量不能送回電網(wǎng)，為限制泵升電壓和負(fù)載下降時(shí)反電勢(shì)的升高采用能耗制動(dòng)單元。</p><p&g

6、t;　　2 大、小車(chē)主電路</p><p>　　大、小車(chē)主電路由大車(chē)驅(qū)動(dòng)變頻器（ACS800-45KW）、小車(chē)驅(qū)動(dòng)變頻器、大車(chē)行走電機(jī)、小車(chē)行走電機(jī)、能耗制動(dòng)單元等組成。</p><p>　　3 PLC控制電路</p><p>　　選用西門(mén)子公司的S7-300 型PLC。PLC接收來(lái)自行車(chē)主令控制器、限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)和變頻器的狀態(tài)。經(jīng)程序判斷與運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)行車(chē)的各控

7、制功能。PLC輸出監(jiān)控信號(hào)的同時(shí)，向各變頻器發(fā)送運(yùn)行方向、啟動(dòng)、速度調(diào)整、制動(dòng)的運(yùn)行指令。</p><p><b>　　4 變頻器</b></p><p>　　ACS 800變頻器的直接轉(zhuǎn)矩控制方式可以在無(wú)外接測(cè)速傳感器的情況下，利用檢測(cè)自身的輸出電流通過(guò)閉環(huán)構(gòu)成高精度的轉(zhuǎn)矩控制。在變頻器的選型方面，根據(jù)主鉤、副鉤電機(jī)容量，對(duì)變頻器的輸出功率選擇放大一檔，對(duì)于大、小車(chē)

8、行走電機(jī)所選變頻器輸出功率則按實(shí)際電機(jī)容量選擇即可。</p><p><b>　　行車(chē)吊鉤制動(dòng)電路</b></p><p>　　行車(chē)作為一種吊裝各種貨物的工具。在物件位勢(shì)負(fù)載狀態(tài)下，要求安全可靠、 運(yùn)行平穩(wěn)、停車(chē)準(zhǔn)確。通過(guò)變頻器速度給定的選擇，操作人員可以使吊鉤上的物件到達(dá)指定位置。</p><p>　　本系統(tǒng)采用減速機(jī)，其減速比I=1/32,

9、拽引輪直徑=580MM。電機(jī)額定轉(zhuǎn)速Ned=1450r/min.吊鉤制動(dòng)采用電磁抱閘制動(dòng)和變頻器能耗制動(dòng)相結(jié)合。 5 行車(chē)吊鉤升降控制</p><p>　　主要由RMIO板、PLC、變頻器、吊鉤升降電機(jī)、機(jī)械抱閘等組成?？刂朴蒔LC發(fā)出指令進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)的控制。運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)，指示燈長(zhǎng)亮。點(diǎn)動(dòng)時(shí)，其指示燈以1S的間隔閃爍。</p><p>　　三

10、主吊鉤程序設(shè)計(jì)</p><p>　　吊鉤電機(jī)利用四個(gè)速度選擇按鈕通過(guò)程序運(yùn)算后輸出到變頻器RMIO板的DI5、DI6上進(jìn)行頻率給定方式的選擇。設(shè)定頻率用AI1給定、固定頻率50HZ、固定頻率30HZ、固定頻率15HZ的選定。還要滿(mǎn)足使用者對(duì)貨物堆放的定位要求。利用機(jī)械制動(dòng)和變頻器能耗制動(dòng)相結(jié)合來(lái)保證吊鉤在負(fù)載勢(shì)能時(shí)不往下滑。當(dāng)行車(chē)運(yùn)行到個(gè)極限位時(shí)能夠及時(shí)的停止運(yùn)行。到達(dá)終點(diǎn)極限時(shí)切斷變頻器應(yīng)許啟動(dòng)信號(hào)，使對(duì)應(yīng)的變

11、頻器不能啟動(dòng)。</p><p>　　變頻器速度給定的選定</p><p>　　利用變頻器參數(shù)組12 CONSTANT SPEEDS 設(shè)定。給定AI1、恒速1、恒速2、恒速3的頻率。通過(guò)PLC輸入點(diǎn)I1.3、I1.4、I1.5、I1.6來(lái)控制。每個(gè)選中信號(hào)用Q4.5、Q4.6、4.7、Q5.0來(lái)對(duì)應(yīng)指示。給定的選擇如圖所示。</p><p>　　2 AI1的給定連

12、線(xiàn)說(shuō)明。</p><p>　　AI1給定的可變電阻選擇10千歐，可變電阻兩個(gè)阻值固定的分別接VREF 和GND給定電壓10V,可變腳接AI1+。</p><p>　　3 吊鉤的抱閘控制</p><p>　　對(duì)于勢(shì)能類(lèi)負(fù)載，沒(méi)有機(jī)械制動(dòng)器是絕對(duì)不行的，在電機(jī)突然斷電或中途啟動(dòng)時(shí)，必須靠機(jī)械制動(dòng)來(lái)控制負(fù)載的下落轉(zhuǎn)動(dòng)。為了克服前面提到的問(wèn)題，制動(dòng)器必須在電機(jī)建立了一定

13、的轉(zhuǎn)矩、電流和轉(zhuǎn)速后才能松開(kāi)，在之前的控制系統(tǒng)中，電機(jī)得電則制動(dòng)器立即松開(kāi)，電機(jī)失電則立即制動(dòng)，制動(dòng)器的動(dòng)作快于電機(jī)轉(zhuǎn)矩的建立，在這種情況下，行車(chē)抖動(dòng)是必然的，更甚者會(huì)發(fā)生“溜車(chē)”事故。ACS800變頻器有專(zhuān)用的制動(dòng)器編程控制功能，可以通過(guò)編程對(duì)制動(dòng)邏輯進(jìn)行設(shè)置，例如：可以通過(guò)變頻器的“42 BRAKE CONTROL”參數(shù)對(duì)制動(dòng)器松開(kāi)電流、制動(dòng)器松開(kāi)頻率、制動(dòng)器松開(kāi)/閉合時(shí)間、制動(dòng)器釋放轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行隨心所欲的修改。該參數(shù)共有10個(gè)用戶(hù)

14、編程細(xì)目，以保證制動(dòng)器的可靠動(dòng)作。在實(shí)際調(diào)試中，我們把釋放電流確定為電機(jī)額定電流的90%，釋放頻率為0 Hz，釋放轉(zhuǎn)矩為100%的額定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)動(dòng)作條件滿(mǎn)足時(shí)，變頻器的可編程輸出繼電器RO1動(dòng)作，使制動(dòng)器制動(dòng)或釋放。除此之外，制動(dòng)器還可以接受外部接點(diǎn)的控制，外部接點(diǎn)是供用戶(hù)增加功能時(shí)自行設(shè)計(jì)用的,在本例中，我們把緊急制動(dòng)、系統(tǒng)斷電等都作為外部接點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)出現(xiàn)上述任一故障時(shí)，PLC就會(huì)使外部接點(diǎn)斷</p><p&g

15、t;<b>　　4 指示控制</b></p><p>　　在啟動(dòng)時(shí)，其指示燈長(zhǎng)亮，點(diǎn)動(dòng)時(shí)其指示燈以1S的間隔閃爍。用四個(gè)指示燈分別指示其速度的選擇。機(jī)械抱閘的制動(dòng)，在機(jī)械動(dòng)作后其指示燈亮，沒(méi)有動(dòng)作發(fā)出報(bào)警信號(hào)。</p><p>　　四 大、小車(chē)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　1 大、小車(chē)的速度設(shè)定PLC程序運(yùn)算設(shè)定兩個(gè)速度等級(jí)。速度選擇0

16、，設(shè)定頻率50HZ、速度選擇1，設(shè)定頻率25HZ。</p><p>　　2 在運(yùn)行和點(diǎn)動(dòng)時(shí)啟動(dòng)不同的加速\減速斜坡時(shí)間使電機(jī)運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)。減小對(duì)機(jī)械部分沖擊。</p><p>　　3 對(duì)大、小車(chē)的定位不是很苛刻，使用小電流的直流抱閘。就可以讓其停止在指定位置。</p><p>　　4 大、小車(chē)的限位控制，其運(yùn)行到限位時(shí)電機(jī)停止運(yùn)行。到終端限位時(shí)把變頻器應(yīng)許

17、啟動(dòng)的信號(hào)切斷。</p><p>　　5 運(yùn)行指示，在啟動(dòng)時(shí)，其指示燈長(zhǎng)亮，點(diǎn)動(dòng)時(shí)其指示燈以1S的間隔閃爍。</p><p><b>　　五 、PLC程序</b></p><p>　　六 本應(yīng)用的實(shí)際效能</p><p>　　1、調(diào)速范圍寬，低頻運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩不損失，可以滿(mǎn)足有精確控制定位要求的作業(yè)；</p>

18、<p>　　2、起停運(yùn)行時(shí)降低了機(jī)械傳動(dòng)沖擊，延長(zhǎng)了行車(chē)的機(jī)械傳動(dòng)部分的使用壽命；</p><p>　　3、控制用器件大幅減少，取消原有KC/KT盤(pán)，有效減少故障點(diǎn)，提高作業(yè)水平。</p><p>　　4、采用直接轉(zhuǎn)矩控制方式，即使電磁抱閘松動(dòng)或失靈時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象，避免出現(xiàn)設(shè)備事故。</p><p>　　5、具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，當(dāng)運(yùn)行需要快速進(jìn)

19、行正反轉(zhuǎn)運(yùn)行切換時(shí)，也能保證運(yùn)行的平穩(wěn)。       </p><p><b>　　七、結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　綜合上述，行車(chē)系統(tǒng)作為現(xiàn)在這種高密集型、快節(jié)奏的生產(chǎn)，必須配套生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)快速響應(yīng)工作。采用變頻調(diào)速和可編程控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的行車(chē)電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作，提高運(yùn)行